一.ANSYS宏的概念
在ANSYS中，宏是包含一系列ansys命令并且后缀为.MAC或.mac的命令文件。宏文件往往记录一系列频繁使用的ansys命令流，实现某种有限元分析或其他算法功能（个人感觉宏如同PROE的零件库，在ansys中可以把经常用的模型或分析用宏保存后，根据现实情况调用，调用时只需改变参数就可以！）。宏文件在ansys中可以当作定义的ansys命令进行使用，可以带有宏输入参数，也可以有内部变量，同时在宏内部可以直接引用总体变量。除了执行一系列的ansys命令之外，宏还可以调用GUI函数或把值传递给参数。
宏能够套嵌使用，即一个宏可以调用第二个宏，第二个宏可以调用第三个宏，最多可以套嵌20层，在每个套嵌的宏执行完成后，ansys软件将会返回到其上一层的位置！
二.ANSYS宏的搜索路径
当宏文件储存成后缀为.mac扩展名的文件时，ansys将按下列顺序在缺省的路径中搜索用户创建的宏文件：
1.目录:/ansys_inc/v70/ansys/apdl
2.由ANSYS_MACROLIB环境变量指定的路径或注册路径（主目录）
3./PSEARCH命令及其等价菜单路径Utility menu——macro——macro seach path
指定的宏文件存储路径
4.由/$HOME环境变量指定的路径
5.当前工作路径（在 ansys lauch 中设置的路径）
三．ANSYS宏的创建
1.可以使用ANSYS本身或文本编辑软件（非GUI法创建宏），如记事本，pspad 来创建一个宏。如果宏很短，用ANSYS软件很方便，如果宏较长，或很复杂，那么可以采用文本编辑软件（这里推荐PSpad），同时使用文本编辑软件可以使用类似的宏或ANSYS的LOG文件作为生成自己宏文件的参考。
对于一个复杂的宏来说，应该考虑是采用类似的宏作为参考的蓝本，还是先用ANSYS的GUI模式交互式执行任务，然后在将其LOG文件作为生成宏的基础。这样可以减少生成宏的时间和精力！
2.宏的生成
宏的创建方法很多，通常包含以下四种：
2.1 使用*CREAT创建宏文件
格式：*CREATE,FNAME,EXT
*END
FNAME——文件名和路径，若不指定路径，将缺省为当前的工作目录EXT——文件的扩展名，用.mac
END——宏结束语
注意：如果FNAME以存在，则本次的宏将覆盖原有的同名同路径文件
2.2使用*CFWRITE创建宏文件
格式：*CFOPEN,FNAME,EXT,_,LOC
*CFWRITE,…
*CFCLOS
FNAME——文件名和路径，不指定路径将缺省为当前的工作目录
EXT——文件扩展名（mac）
LOC——0 ，表示覆盖已存在的同名文件
1，表示向同名文件中追加
注意：只有在*CFOPEN和*CFCLOLSE 之间并以*CFWRITE开头的命令才有效！与命令*CFCRETE不同，*CFWRITE 并不能指定一个文件名，必须要用*CFOPEN指定一个宏文件，再用*CFWRITE进行编辑（修改或创建）用*CFCLOSE结束编辑！2.3使用/TEE创建宏文件
利用/TEE命令可以将输入窗口中输入的ANSYS命令重定向输入到指定的文件中，同时执行这些命令，直到执行/TEE，END命令时为止。
格式：/TEE,LABEL,FNAME,EXT
LABLE——1,new：表示新创建一个命令记录文件，如果这个文件存在则覆盖它2,append：表示打开一个命令记录文件，向其中追加命令行
3,end：表示结束new或append操作，关闭命令记录文件
FNAME,EXT同上
2.4使用utility menu——macro——creat macro 创建宏文件
点击后，可出现如下的一个对话框。
2.5使用文本编辑器进行编辑（内容如同一般的创建命令），把文件保存为.mac 格式并放入ansys的搜索目录中，这里建议用PSpad编辑，很方便.
四．宏的运行
其实在前面宏的创建中以多次运行了宏，具体方法如下：
1.对于后缀为.mac的宏文件并且储存在搜索路径中，可以直接输入到ansys的命令窗口，如同内部命令一样
2.使用*USE来执行任何宏文件
如果一个名为abc.mac的宏文件在搜索路径中可以这样执行：
*USE,abc
如果不在搜索路径中，可这样执行
*USE，路径/abc
3. 使用utility menu——excecute macro 来运行扩展名为mac的宏文件
五．宏的变量
这个问题应该是本教程的一个难点，但是只要思路清晰，也就很简单了！这里我以一个问题开头：
如此宏：
/TEE,NEW,MATP,MAC
A=10
B=5
C=5
/TEE,END
/TEE,APPEND,MATP,MAC
/prep7
block,,A,,B,,C
/TEE,END
A B C 是参数，在宏内定义了分别为10 5 5 ，如果在执行宏前，在ansys中也定义相同的变量名称A B C并且赋值为 1 0.5 0.5 ，那么执行的宏是采用的哪组A B C 呢？
在宏文件内部，APDL在一般情况下定义变量和数组都是全局变量，定义之后直至执行删除操作或退出ANSYS程序为止一直存在与ANSYS内存中，任何菜单操作，命令流文件或者宏文件中都可以使用他们。（问题答案揭晓，A B C 依然为10 5 5），但是APDL还提供了两套特殊命名的变量参数用作宏的局部变量，他们只能用在宏文件中，其生命周期与宏运行周期完全相同，只有在调用宏时才会用宏局部变量，当宏运行结束时这些局部变量会从内存中消失。这两种宏局部变量分别是：
1宏命令行的输入变量
2宏文件的内部变量
5.1宏命令行的输入变量
宏可以当作ansys的命令，此时宏命令可以具有19个变量，他们分别表示宏的19个输入参数，在宏中可以直接引用这19个变量，从而实现将宏命令输入行的变量参数传入宏文件中。这19个宏输入变量参数只能在每个宏文件内部使用，随着宏的调用而存在于宏的进程中，随着宏的退出二从内存中消失。正是于此，所有宏都可以使用这19个宏输入变量。
这19个宏输入变量分别是 ARG1~ARG9 以及 AR10~AR19 他们可以输入以下值：数值文字或字符串傻子或字符参数参数表达式
注意：如果使用*USE 命令调用宏，则只能将从ARG1到AR18的参数值传递到宏中，将宏当作ANSYS命令进行等价运行时，则可以将从ARG1到AR19的参数的值传递到宏中！
实例：
创建宏
*create，blo，mac
/prep7
Block,,ARG1,,ARG2,,ARG3
FINISH
*END
运行宏
Blo，1，2，3
或采用GUI方式
5.2宏内部使用的局部变量
宏内部使用的局部变量，只有在宏文件内部才有效，调用宏时这些变量就存在，退出宏时会自动从内存中清除。内部使用的局部变量最多有79个变量参数，他们分别是从AR20到AR99的变量。注意，在套嵌中，这79个参数也不会互相传递，不能共享和传递.
实例：
用*CREATE命令创建一个计算阶乘的通用宏factorial.mac，其中利用ARG1最为宏的输入变量将阶乘数值传进宏文件，利用AR20作为宏的内部变量，用作控制DO循环数目的循环变量。然后，在主程序中调用宏factorial.mac分别计算10！和！50.
宏如下：*CREATE,factorial,mac
output_fact=1
*DO,AR20,1,ARG1
output_fact=output_fact*AR20
*ENDDO
*END
求解！10和！50 调用宏
FINISH
/CLEAR
/FILNAME,MAC_IN
factorial,10
FACT10=output_fact
factorial,50
FACT50=output_fact
六．宏的保存
默认情况下，宏都保存到了默认的起始目录，用户可以保存到任意路径，方法如上设置FNAME 即可，GUI模式选择浏览目录，但是最好保存到ansys的搜索路径中，方便调用！
七．宏的应用
通过以上的教程，创建宏以及运行宏都可轻松实现，但是，我们编制宏的目的是方便我们的分析和建模，所以我们可以把常用的零件或者标准零件或材料属性表..做成库，用的时候可以直接调用宏！这样不是大大加快了我们的效率了吗？实例：
进行瞬态热应力分析时，给材料一般都要分配导热系数，比热容，密度，弹性模型，泊松比..我们可以把这个步骤制作成一个宏，每次分析的时候都可以调用这个宏，直接赋参数就可以了！
八．宏的套嵌和宏库
1.宏的套嵌
宏的套嵌就是在宏文件中调用其他的宏，APDL允许最多套嵌的宏为20层，套嵌调用宏时最多可以向宏中传递19个输入变量（ARG1~ARG9,AR10~AR19）每个套嵌的宏运行完毕后程序的进程自动返回给调用该宏的上一层。
2.宏库
可以把一些宏放到一个文件中，这个文件就是宏库文件，宏库文件没有明确的文件扩展名，但文件的命名规则和宏文件一样。其中，每个宏的开始处都有一个宏名，并以一个/EOF命令结束，建议把宏库文件放在宏的搜索路径中，这样方便调用.与宏文件不同，宏库文件可以有任何扩展名，做多包括8个字符。
宏库文件结构图：
MACRO_NAME1
…
…
…/EOF
MACRO_NAME2
…
…
…
/EOF
MACRO_NAME3
…
…
…
/EOF
…
创建后，就可以调用宏库文件中的宏了，运行宏库中宏的格式如下：/ULIB,FNAME,EXT，--
*USE,…
FNAME——宏库文件名及其路径（默认为工作目录）
EXT——宏库文件后缀
注意，一旦用*ULIB调用了宏库后，就不能用*USE运行非此库中的宏。
ANSYS中单元类型介绍和单元的选择原则 ANSYS中单元类型的选择 初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。 类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。 1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？ 这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。 梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。 对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于： 1)、beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。 2)、beam4是3D的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。 3)、beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。（常规是6个自由度，比如是用于桁架等框架结构，如鸟巢，飞机场的架构） 2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？ 对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。 实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点，计算精度比shell63更高，
ANSYS复习试卷 一、填空题 1.启动ANSYS有命令方式和菜单方式两种方式。 2.典型的ANSYS分析步骤有创建有限元模型（预处理阶段）、施加载荷并求解（求解阶段）、查看结果（后处理阶段）等。 3.APDL语言的参数有变量参数和数组参数，前者有数值型和字符型，后者有数值型、字符型和表。 4.ANSYS中常用的实体建模方式有自下而上建模和自上而下建模两种。 5.ANSYS中的总体坐标系有总体迪卡尔坐标系 [csys,0]、总体柱坐标系(Z)[csys,1]、总体球坐标系[csys,2]和总体柱坐标系(Y)[csys,3]。 6.ANSYS中网格划分的方法有自由网格划分、映射网格划分、扫掠网格划分、过渡网格划分等。 7.ANSYS中载荷既可以加在实体模型上，也可以加在有限元模型上。 8.ANSYS中常用的加载方式有直接加载、表格加载和函数加载。 9.在ANSYS中常用的结果显示方式有图像显示、列表显示、动画显示等。 10.在ANSYS中结果后处理主要在通用后处理器 (POST1) 和时间历程后处理器 (POST26) 里完成。 11.谐响应分析中主要的三种求解方法是完全法、缩减法、模
态叠加法 。 12.模态分析主要用于计算结构的 固有频率 和 振型(模态) 。 13. ANSYS 热分析可分为 稳态传热 、 瞬态传热 和 耦合分析 三类。 14. 用于热辐射中净热量传递的斯蒂芬-波尔兹曼方程的表达式是4411212()q A F T T εσ=-。 15. 热传递的方式有 热传导 、 热对流 、 热辐射 三种。 16. 利用ANSYS 软件进行耦合分析的方法有 直接耦合 、 间接耦合 两种。 二、 简答题 1. 有限元方法计算的思路是什么包含哪几个过程 答：（1）有限元是将一个连续体结构离散成有限个单元体，这些单元体在节点处相互铰结，把荷载简化到节点上，计算在外荷载作用下各节点的位移，进而计算各单元的应力和应变。用离散体的解答近似代替原连续体解答，当单元划分得足够密时，它与真实解是接近的。 （2）物体离散化；单元特性分析；单元组装；求解节点自由度。 2. ANSYS 都有哪几个处理器各自用途是什么 答：（1）有6个，分别是：前处理器；求解器；通用后处理器；时间历程后处理器；拓扑优化器；优化器。 （2）前处理器：创建有限元或实体模型； 求解器：施加荷载并求解； 通用后处理器：查看模型在某一时刻的结果； 时间历程后处理器：查看模型在不同时间段或子步历程上的结果； 拓扑优化器：寻求物体对材料的最佳利用； 优化器：进行传统的优化设计；
友情链接帮助联系方式留言 首页Ansys案例Ansys技巧ansys新手I-deas Pro/Engineer UG学习Ansys专题Ansys 下载Ansys开发者论坛blog 搜索中心 apdl二次开发[翻译] 作者:面条| 发表日期:2005-3-16 | 繁体阅读|简体阅读|点击:670 Chapter 4. APDL as a Macro Language 4.1. What is an APDL Macro? Y ou can record a frequently used sequence of ANSYS commands in a macro file (these are sometimes called command files). Creating a macro enables you to, in effect, create your own custom ANSYS command. For example, calculating power loss due to eddy currents in a magnetic analysis would require a series of ANSYS commands in the postprocessor. By recording this set of commands in a macro, you have a new, single command that executes all of the commands required for that calculation. In addition to executing a series of ANSYS commands, a macro can call GUI functions or pass values into arguments. Y ou can also nest macros. That is, one macro can call a second macro, the second macro can call a third macro, and so on. Y ou can use up to 20 nesting levels, including any file switches caused by the ANSYS /INPUT command. After each nested macro executes, the ANSYS program returns control to the previous macro level. The following is a very simple example macro file. In this example, the macro creates a block with dimensions 4, 3, and, 2 and a sphere with a radius of 1. It then subtracts the sphere from one corner of the block. /prep7 /view,,-1,-2,-3 block,,4,,3,,2 sphere,1 vsbv,1,2 finish If this macro were called mymacro.mac, you could execute this sequence of commands with the following single ANSYS command *use,mymacro or (because the extension is .mac) mymacro Although this is not a realistic macro, it does illustrate the principle. This chapter provides information on the various ways you can create, store, and execute macros.
练习1 高压容器筒体与封头的连接区的应力分析由于球型封头在内压力作用下的两向应力相同，应力状态最好，在凸形封头中所需厚度最小，因此直径较大的高压容器一般采用球型封头。但是，由于球型封头的厚度与相连筒体的厚度相差较大，因此，筒体与封头之间必然存在过渡区，通常采用锥形过度段进行连接。而锥形过度段则通过削薄筒体端部获得，结构如图9-1所示。由于结果的不连续，使得该过度区域称为高压容器告应力区之一。 1．问题描述 某高压容器设计压力P=16MPa,设计温度T=200℃，材料为16MnR。筒体内径R1=775mm，容器筒体与封头的连接区进行应力分析。 2．分析问题 由于主要讨论封头与筒体过渡区的应力状况，忽略封头上的其他结构，如开孔接管等，建立如图9-2所示的有限元分析力学模型，其中筒体长度应远大于边缘应力的衰减长度，此处取筒体长度Lc=1200mm。 图9-1 高压容器球形封头与筒体链接区结构图9-2有限元分析模型 有限元计算采用PLANE82单元，并设定轴对称选项。筒体下端各节约束轴向位移，球壳对称面上各节点约束水平方向位移，内壁施加均匀压力面载荷。 3．GUI过程 （1）环境设置。 Step 1 启动ANSYS：以交互模式进入ANSYS。在总路径下面建立子路径F：\ANSYS_WORK,工作文件名取为E41，进入ANSYS界面。 Step 2 设置标题：执行Utility Menu＞Change Title命令，弹出Change Title对话框，输入vortex，单击OK按钮，关闭对话框。 Step 3 初始化设计变量：执行Utility Menu＞Parameters＞Scalar Parameters命令，弹出Scalar Parameters对话框，输入表4-1所列参数。
实用菜单：
7.Parameters 参数 8.Macro 宏 10.Help 帮助 ANSYS Toolbar工具条 ANSYS Main Menu：ANSYS 主菜单 1. Preferences 首选项/偏好设置 2. Preprocessor 前处理器 2.1 Element Type单元类型 2.1.1 Add/Edit/Delete 添加/编辑/删除 2.1.2 Switch Elem Type 转换单元类型 2.1.3 Add DOF添加自由度
2.1.4 Remove DOFs 移除自由度 2.1.5 Elem Tech Control 类型的控制2.2 Real Constants实常数 2.2.1 Add/Edit/Delete 添加/编辑/删除2.2.2 Thickness Func厚度函数 2.3 Material Props材料属性/材料参数2. 3.1 Material Library 1. Library Path 2. Lib Path Status 3. Import Library 4. Export Library 5. Select Units 2.2.2 Temperature Units 2.2.3 Electromag Units 2.2.4 Material Models 材料模型 2.2.5 Convert ALPx 2.2.6 Change Mat Num 2.2.7 Write to File 2.2.8 Read from File 2.4 Sections截面 2.4.1 Section Library 1. Library Path 2. Import Library 2.4.2 Beam梁 1. Common Sections 2. Custom Sections 1. Write From Areas 2. Read Sect Mesh 3. Edit/Built-up 3. Taper Sections 1. By XYZ Location 2. By Picked Nodes 4. Plot Sections 5. Sect Control 6. NL Generalized 2.4.3 Shell壳 1. Lay-up 1. Add/Edit 2. Plot Sections 2. Pre-integrated 2.4.4 Pretension预用力单元 1. Pretensn Mesh 1. Picked Elements 2. Selected Elements
a n s y s单元类型
在结构分析中，“结构”一般指结构分析的力学模型。 按几何特征和单元种类，结构可分为杆系结构、板 壳结构和实体结构。 杆系结构：其杆件特征是一个方向的尺度远大于其它两个方向的尺度，例如长度远大于截面高度和宽度的 梁。单元类型有杆、梁和管单元（一般称为线单元）板壳结构：是一个方向的尺度远小于其它两个方向尺度的结构，如平板结构和壳结构。单元为壳单元 实体结构：则是指三个方向的尺度约为同量级的结构，例如挡土墙、堤坝、基础等。单元为3D实体单元和2D 实体单元 杆系结构： ①当构件15>L/h≥4时，采用考虑剪切变形的梁单元。 ②当构件L/h≥15时, 采用不考虑剪切变形的梁单元。 ③BEAM18X系列可不必考虑的上限，但在使用时必须 达到一定程度的网格密度。 对于薄壁杆件结构，由于剪切变形影响很大，所以必 须考虑剪切变形的影响。 板壳结构： 当L/h<5～8时为厚板，应采用实体单元。 当5～8<L/h<80～100时为薄板，选2D体元或壳元 当L/h>80～100时,采用薄膜单元。 对于壳类结构，一般R/h≥20为薄壳结构，可选择薄 壳单元，否则选择中厚壳单元。 对于既非梁亦非板壳结构，可选择3D实体单元。 杆单元适用于模拟桁架、缆索、链杆、弹簧等构件。该类单元只承受杆轴向的拉压，不承受弯矩，节点只有 平动自由度。不同的单元具有弹性、塑性、蠕变、膨胀、 大转动、大挠度（也称大变形）、大应变（也称有限应变）、应力刚化（也称几何刚度、初始应力刚度等）等 功能 ⑴杆单元均为均质直杆，面积和长度不能为零（LINK11 无面积参数）。仅承受杆端荷载，温度沿杆元长线性变 化。杆元中的应力相同，可考虑初应变。 ⑵LINK10属非线性单元，需迭代求解。LINK11可作用线 荷载；仅有集中质量方式。 ⑶LINK180无实常数型初应变，但可输入初应力文件， 可考虑附加质量；大变形分析时，横截面面积可以是变 化的，即可为轴向伸长的函数或刚性的。 ⑷通常用LINK1和LINK8模拟桁架结构，如屋架、网架、 网壳、桁架桥、桅杆、塔架等结构，以及吊桥的吊杆、 拱桥的系杆等构件，必须注意线性静力分析时，结构
一、单元分类 MP - ANSYS/Multiphysics DY - ANSYS/LS-Dyna3D FL - ANSYS/Flotran ME - ANSYS/Mechanical PR - ANSYS/Professional PP - ANSYS/PrepPost ST - ANSYS/Structural EM - ANSYS/Emag 3D ED - ANSYS/ED
LINK1 —二维杆单元 单元描述： LINK1单元有着广泛的工程应用，比如：桁架、连杆、弹簧等等。这种二维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点有2个自由度：沿节点坐标系x、y方向的平动。就象在铰接结构中的表现一样，本单元不承受弯矩。单元的详细特性请参考理论手册。三维杆单元的描述参见LINK8。 下图是本单元的示意图。 PLANE2 —二维6节点三角形结构实体单元 单元描述： PLANE2是与8节点PLANE82单元对应的6节点三角形单元。单元的位移特性是二次曲线，适合于模拟不规则的网格（比如由不同的CAD/CAM系统得到的网格）。 本单元由六个节点定义，每个节点有2个自由度：沿节点坐标系x、y 方向的平动。本单元可作为平面单元（平面应力或平面应变）或者作为轴对称单元使用。本单元还具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大应变等功能。详细特性请参考理论手册。 下图是本单元的示意图。
BEAM3二维弹性梁单元 BEAM3是一个轴向拉压和弯曲单元，每个节点有3个自由度：沿节点坐标系x、y方向的平动和绕z轴的转动。单元的详细特性请参考理论手册。其它的二维梁单元是塑性梁单元（BEAM23）和变截面非对称梁单元（BEAM54)。 下图是本单元的示意图。 BEAM4三维弹性梁单元 单元描述： BEAM4是一个轴向拉压、扭转和弯曲单元，每个节点有6个自由度：沿节点坐标系的x、y、z方向的平动和绕x、y、z轴的转动。本单元具有应力刚化和大变形功能。在大变形（有限转动）分析中允许使用一致切线刚度矩阵选项。本单元的详细特性请参考理论手册。变截面非对称弹性梁单元的描述参见BEAM44，三维塑性梁单元的描述参见BEAM24。
《有限元基础》期末测试 一、结构线性静力分析 如图所示的托架，其顶面承受2 lbf in的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面 50/ ν=，托架尺固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量6 =?，泊松比0.3 E psi 2910 寸如图，单位为英寸。试通过ANSYS求其变形图及von Mises应力分布图。 对题目分析。进行建模，网格划分 托架网格图
施加约束后，就可以对实体进行加载求解， 托架变形图 托架变形图输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比，
虚线部分即为托架的原型，托架变形图可看出，由于载荷的作用，托架上面板明显变形了，变形最严重的就是红色部分，这是因为其离托板就远，没有任何物体与其分担载荷，故其较容易变形甚至折断。这是我们在应用托架的时候应当注意的。 节点位移图
托架von Mises 应力分布图
上面两个图为托架的应力分布图，由图可看出主要在两孔处出现应力集中，也就是说这些地方所受的应力的最大的，比较容易出现裂痕。我们在应用托架的时候，应当注意采取一些设施，以便减缓其应力集中。特别是在施加载荷时，绝对不能够超过托架所能承受的极限，否则必将导致事故的发生。 二、动力分析 如图1有一梁板结构，板的四角由四根梁固定支撑，板质量集中于中央。梁板材料相关参数为弹性模量112210/E N m =?，泊松比0.3ν=，密度 337.810/kg m ρ=?。板的厚度0.02t =，板长2000L mm =，宽1000B mm =，板的质量100M kg =。梁长1000h mm =，截面面积为42210A m -=?，惯性矩为 84210J m -=?，现在板的表面施加均匀压力载荷如图2。试研究该梁板结构的瞬 态动力响应。 图 1 图2
APDL换行与续行- APDL规定每行72个字符 如果要写表达式A＝C1+C2 （C1与C2都为表达式 可以用 B=C1 A=B+C2 将一行拆成两行来做但是如果不是表达式，而是输入一个命令参数过多的话，可以用续行命令RMORE，格式如下：RMORE, R7, R8, R9, R10, R11, R12 这个命令每次也只能输入6个参数，如果多于6个，可以重复使用RMORE就可以输入13-18，19-24等等。另外，于上面续行相应的是换行，一行命令太短可以使用多个命令共一行 换行符是“$”，没有双引号。这样就可以将一行变成多行使。：） ANSYS常见术语/命令对照表 Utility Menu实用菜单 SAVE_DB 存储数据库RESUME_DB 恢复数据库 Select Entity 选择实体Comp/Assembly 组元/集合 Plot/Replot 画图/重新画图Pan,Zoom,Rotate… 平移，缩放，旋转… WorkPlane(WP) 工作平面Coordinate System(CS) 坐标系 Macro 宏Preference… 优先设置… Preprocessor 前处理General Postproc 通用后处理 TimeHist Postproc 时间历程后处理APDL ANSYS参数化设计语言 Line Fillet 在两条线的过渡生成线Arbitrary 任意形状 Cylinder 圆柱体Prism 棱柱体Cone 圆锥形 Sphere 球形Polygon 多边形Stress 应力 Strain 应变Displacement 位移DOF 自由度 Von Mises(Stress) 平均应力Contour 等高线（图） Deformed/Undeformed shape 变形后/未变形的形状Results Summary 结果摘要 Radiation Matrix 辐射矩阵Modeling 建模 Meshing 划分网格Attribute 属性LS (Load Step) 载荷步 ansys的常用命令介绍 对ANSYS学习也有一个来月的时间了，可是还是什么都不会！郁闷！整理了一些ANSYS常用的命令；但深知自己的水平，还不敢保证完全正确；给大家一些参考，望指正： 1. A，P1，P2，…，P17，P18（以点定义面） 2. AADD，NA1，NA2，…NA8，NA9（面相加）
ANSYS软件中常用的单元类型 一、单元 （1）link(杆)系列： link1(2D)和link8(3D)用来模拟珩架，注意一根杆划一个单元。 link10用来模拟拉索，注意要加初应变，一根索可多分单元。 link180是link10的加强版，一般用来模拟拉索。 （2）beam(梁)系列： beam3(2D)和beam4(3D)是经典欧拉梁单元，用来模拟框架中的梁柱，画弯据图用etab 读入smisc数据然后用plls命令。注意：虽然一根梁只划一个单元在单元两端也能得到正确的弯矩图，但是要得到和结构力学书上的弯据图差不多的结果还需多分几段。该单元需要手工在实常数中输入Iyy和Izz，注意方向。 beam44适合模拟薄壁的钢结构构件或者变截面的构件，可用"/eshape,1"显示单元形状。 beam188和beam189号称超级梁单元，基于铁木辛科梁理论，有诸多优点：考虑剪切变形的影响，截面可设置多种材料，可用"/eshape,1"显示形状，截面惯性矩不用自己计算而只需输入截面特征，可以考虑扭转效应，可以变截面（8.0以后），可以方便地把两个单元连接处变成铰接（8.0以后，用ENDRELEASE命令）。缺点是：8.0版本之前beam188用的是一次形函数，其精度远低于beam4等单元，一根梁必须多分几个单元。8.0之后可设置“KEYOPT(3)=2”变成二次形函数，解决了这个问题。可见188单元已经很完善，建议使用。beam189与beam188的区别是有3个结点，8.0版之前比beam188精度高，但因此建模较麻烦，8.0版之后已无优势。 (3)shell(板壳)系列 shell41一般用来模拟膜。 shell63可针对一般的板壳，注意仅限弹性分析。它的塑性版本是shell43。加强版是shell181（注意18*系列单元都是ansys后开发的单元，考虑了以前单元的优点和缺陷，因而更完善），优点是：能实现shell41、shell63、shell43...的所有功能并比它们做的更好，偏置中点很方便（比如模拟梁板结构时常要把板中面望上偏置），可以分层，等等。 (4)solid(体)系列 土木中常用的就solid45、solid46、solid65、solid95等。 solid45就不用多说了，solid95是它的带中结点版本。
Beam188/189单元基于Timoshenko梁理论（一阶剪切变形理论：横向剪切应变在横截面上是常数，也就是说，变形后的横截面保持平面不发生扭曲）而开发的，并考虑了剪切变形的影响，适合于分析从细长到中等粗细的梁结构。该单元提供了无约束和有约束的横截面的翘曲选项。 Beam188是一种3D线性、二次或三次的2节点梁单元。Beam189是一种3D二次3节点梁单元。每个节点有六个或者七个自由度，包括x、y、z 方向的平动自由度和绕x、y、z 轴的转动自由度，还有一个可选择的翘曲自由度。该单元非常适合线性、大角度转动或大应变非线性问题。 beam188的应力刚化选项在任何大挠度分析中都是缺省打开的，从而可以分析弯曲、横向及扭转稳定问题(进行特征值屈曲分析或（采用弧长法或非线性稳定法）破坏研究)。 Beam188/beam189单元支持弹性、塑性，蠕变及其他非线性材料模型。这种单元还可以采用多种材料组成的截面。该单元还支持横向剪力和横向剪应变的弹性关系，但不能使用高阶理论证明剪应力的分布变化。下图是单元几何示意图：该单元的几何形状、节点位置、坐标体系和压力方向如图所示，beam188 由整体坐标系的节点i 和j 定义。 对于Beam188梁单元，当采用默认的KEYOPT(3)=0，则采用线性的形函数，沿着长度用了一个积分点，因此，单元求解量沿长度保持不变；当KEYOPT(3)=2，该单元就生成一个内插节点，并采用二次形函数,沿长度用了两个积分点，单元求解量沿长度线性变化；当KEYOPT(3)=3，该单元就生成两个内节点，并采用三次形函数,沿长度用了三个积分点，单元求解量沿长度二次变化； 当在下面情况下需要考虑高阶单元内插时，推荐二次和三次选项： 1）变截面的单元； 2）单元内存在非均布荷载（包含梯形荷载）时，三次形函数选项比二次选项提供更好的结果。（对于局部的分布荷载和非节点集中荷载情况，只有三次选项有效）； 3）单元可能承受高度不均匀变形时。（比如土木工程结构中的个别框架构件用单个单元模拟时） Beam188单元的二次和三次选项有两个限制： 1）虽然单元采用高阶内插，但是beam188的初始几何按直线处理； 2）因为内节点是不可影响的，所以在这些节点上不允许有边界（或荷载或初始）条件。
ANSYS中单元类型介绍和单元的选择原则ANSYS中单元类型的选择 初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。 类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。 1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？ 这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。 梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。 对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于： 1)、beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。 2)、beam4是3D的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。 3)、beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。（常规是6个自由度，比如是用于桁架等框架结构，如鸟巢，飞机场的架构） 2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？ 对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。 实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。对于一般的问题，选用shell63就足够了。
当一个结构构件的一个方向尺寸远远大于另外两个方向的尺寸时，3D构件就可以理想化为1D构件以提高计算效率。这样的单元有两类：以承受轴向拉压作用为主的杆单元，和承受弯曲作用为主的梁单元。 ANSYS提供的单元类型中共有9种梁单元，分别为BEAM3, BEAM4, BEAM23, BEAM24, BEAM44, BEAM54, BEAM161, BEAM188, BEAM189。在结构分析中常用的是BEAM4和BEAM188或BEAM189这三中梁单元。 BEAM4单元 1.BEAM4单元是一种具有拉压弯扭能力的3D弹性单元。每节点6个自由度。 2.BEAM4单元的定义包括：几何位置的确定，单元坐标系的确定，截面特性 的输入。 BEAM4单元包含两个节点(i，j)或三个节点(i，j，k)，k为单元的方向节点；单元的截面特性用实常数(REAL)给出，主要包括截面(area)，两个 方向的截面惯性矩(IZZ)和(IYY)，两个方向的厚度(TKY和TKZ)，相对单元坐标系x轴的方向角(THETA)，扭转惯性矩(IXX)。其中惯性矩，厚度，方向角都是在单元坐标系下给出的。 3.BEAM4单元坐标系的方向确定如下：单元坐标系X轴由节点i，j连线方 向确定由i指向 j；对于两节点确定的BEAM4单元，若方向角theta=0，则单元坐标系y轴默认平行于整体坐标系的x-y平面；若单元坐标系x 轴与整体坐标系z轴平行，则单元坐标系y轴默认平行整体坐标系的y 轴，z轴由右手法则判定；若用户希望自己来控制单元绕单元坐标系x轴的转动角，则可以通过方向角theta或第三个节点k来实现，i，j，k 确定一个平面，单元坐标系的Z轴就在该平面内。 可以用下列命令查看单元坐标系及截面： /ESHAPE, 1 /PSYMB, ESYS 说明：在指定网格划分属性时，可将某一关键点作为方向点属性赋予所需划分的线，这样就生成包含3个节点的梁单元。(具体见后面) 4.单元压力荷载(pressure)的施加比较特殊。只能用SFBEAM命令来实现， 通过其他方式施加荷载都是无效的，其中LKEY为荷载方向号。 5.beam4单元应力输出：包括轴向正应力，弯曲应力，两者的合应力。 命令：PRESOL，ELEM GUI：LIST RESULT〉ELEM SOLUT〉LINEELEM RESULT
有限元期末考试试卷A卷 华南理工大学汽车工程学院 年第 1 学期期末考试 2009-2010 《汽车有限元法》本科生试卷(A卷) (.本试卷共有四大题，满分 100 分，考试时间 120 分钟) 题号一二三四总分 得分 评卷人 一( 判断题(每题2分，共10分) 1(有限元法是将连续体理想化为有限个单元集合而成，这些单元仅在每个节点上相连接，即 用有限个单元的集合来代替原来具有无限个自由度的连续体。 2(弹性力学是研究不可变形固体在外力和边界约束变动等作用下的弹性变形与应力状态的科 学。和理论力学材料力学一样是固体力学的组成部分 3(位移函数只需要能反映单元的刚体位移。 办学单位: 年级专业: 姓名: 学号: 成绩: 4(单元刚度矩阵是奇异、对称矩阵。 5(用有限元法计算出计算结果需要进行整理的意义在于所计算出的应力是近似的，一般不保 持连续性。 二(填空题(每空0.5分，共计20分) 1(弹性力学的五项基本假定是: ，，，
，。 2(汽车结构件计算模型的分类有: ，， ，，。 3.在用有限元法分析实际工程问题中，常见的问题有: 分析，分析， 第 1 页共 5 页 分析，分析，分析，技术等。 4.用商业有限元软件ANSYS进行静力强度分析的基本步骤是: ， ，。 5.举例列出静力分析所使用的单元类型: ，，，， 等。 6.在用ANSYS软件分析考虑自重的结构静力问题时，材料参数中的，，和是必须输入的。 7.在进行有限元分析时，利用，在满足计算精度要求的前提下，可以减少计算工作量。 8.已知 w1=0.2，w2=0.2，w3=0.25, t1=0.0228，t2=0.0228，t3=0.013在下图中用规定格式填入数据:
ANSYS中有七八种梁单元，它们的特点和适用范围各不相同。了解这些单元之间的异同，有助于正确选择单元类型和得到较为理想的计算结果。 梁是一种几何上一维而空间上二维或三维的单元，主要用于模拟一个方向长度大于其它两方向的结构形式。也就是说，主要指那些细长、像柱子一样的结构，只要横截面的尺寸小于长度尺寸，就可以选用梁单元来模拟（这在一定意义上和壳单元在一个方向上比另外两个方向都薄原理相似）。通常来讲，横截面尺寸需要小于长度的1/20或1/30，这里的长度是指两支撑点间的物理意义上的距离。梁单元本身可以进行任意的网格划分，且不支配梁理论的适用性；反过来，就像刚才提到的那样，物理尺寸和特性将决定选择哪种单元更为合适。 有两种基本的梁单元理论：铁木辛格（剪切变形）理论和欧拉-伯努力理论。ANSYS 中的如下单元是基于欧拉-伯努力梁理论： 1.2D/3D elastic BEAM3/4 2.2D plastic BEAM23 3.2D/3D offset tapered,unsymmetric BEAM54/44 4.3D thin-walled,plastic BEAM24 欧拉-伯努力梁理论建立在如下假定的基础上： 1.单元形函数为Hermitian多项式，挠度是三次函数； 2.弯矩可以线性改变； 3.不考虑横截面剪切变形； 4.扭转时截面不发生翘曲； 5.只具有线性材料能力（部分单元BEAM23/24具有有限的非线性材料能力）； 6.非常有限的前后处理能力（除了BEAM44）。 ANSYS中有两种梁单元（BEAM188和BEAM189）是基于铁木辛格（剪切变形）理论，这种梁理论主要建立在如下假定基础上： 1.单元形函数为拉格朗日插值多项式，具有线性或二次的位移函数； 2.横向剪应力沿厚度方向为常数（一阶剪切变形梁单元）； 3.可以模拟自由或约束扭转效应； 4.支持丰富的模型特性（塑性和蠕变）； 5.强大的前生处理能力。 使用中需要注意： （1）铁木辛格（剪切变形）理论是基于一阶剪切变形理论的，它不能准确地求解短粗梁，因此，ANSYS在帮助里指出该类型梁的适用范围是：GAl2/EI>30，对于那些高跨比较大的梁应选用实体单元求解； （2）ANSYS中2结点的铁木辛格（剪切变形）单元BEAM188对网格密度的依赖性较强，选用时单根构件单元数应不小于5或不小于3，并且打开KEYOPT(3)，否则误差会较大。
第十一章磁宏 11.1 什么是电磁宏 电磁宏是ANSYS宏命令，其主要功能是帮助用户方便地建立分析模型、方便地获取想要观察的分析结果。目前，ANSYS提供了下列宏命令，可用于电磁场分析： ·CMATRIX：计算导体间自有和共有电容系数 ·CURR2D：计算二维导电体内电流 ·EMAGERR：计算在静电或电磁场分析中的相对误差 ·EMF：沿预定路径计算电动力（emf）或电压降 ·FLUXV：计算通过闭合回路的通量 ·FMAGBC：对一个单元组件加力边界条件 ·FMAGSUM：对单元组件进行电磁力求和计算 ·FOR2D：计算一个体上的磁力 ·HFSWEEP：在一个频率范围内对高频电磁波导进行时谐响应分析，并进行 相应的后处理计算 ·HMAGSOLV：定义2-D谐波电磁求解选项并进行谐波求解 ·IMPD：计算同轴电磁设备在一个特定参考面上的阻抗 ·LMATRIX：计算任意一组导体间的电感矩阵 ·MAGSOLV：对静态分析定义磁分析选项并开始求解 ·MMF：沿一条路径计算磁动力 ·PERBC2D：对2—D平面分析施加周期性约束 ·PLF2D：生成等势的等值线图 ·PMGTRAN：对瞬态分析的电磁结果求和 ·POWERH：在导体内计算均方根（RMS）能量损失
·QFACT：根据高频模态分析结果计算高频电磁谐振器件的品质因子 ·RACE：定义一个“跑道形”电流源 ·REFLCOEF：计算同轴电磁设备的电压反射系数、驻波比、和回波损失 ·SENERGY：计算单元中储存的磁能或共能 ·SPARM：计算同轴波导或TE10模式矩形波导两个端口间的反射参数 ·TORQ2D：计算在磁场中物体上的力矩 ·TORQC2D：基于一个圆形环路计算在磁场中物体上的力矩 ·TORQSUM：对2-D平面问题中单元部件上的Maxwell力矩和虚功力矩求和 本章对这些宏有详细描述。在ANSYS命令手册和理论手册对这些宏有更详细的描述。 下面的表格列出了这些电磁宏的使用范畴。
有限元法基础试题（A ） 一、填空题（5×2分） 1.1单元刚度矩阵e T k B DBd Ω = Ω? 中，矩阵B 为__________，矩阵D 为___________。 1.2边界条件通常有两类。通常发生在位置完全固定不能转动的情况为_______边界，具体指定有限的非零值位移的情况，如支撑的下沉，称为_______边界。 1.3内部微元体上外力总虚功： ()(),,,,e x x xy y bx xy x y y by d W F u F v dxdy δστδτσδ??=+++++??+(),,,,x x y y xy y x u v u u dxdy σδσδτδδ??+++??的表达式中，第一项为____________________的虚功，第二项为____________________的虚功。 1.4弹簧单元的位移函数1N +2N =_________。 1.5 ij k 数学表达式：令j d =_____，k d =_____，k j ≠，则力i ij F k =。 二、判断题（5×2分） 2.1位移函数的假设合理与否将直接影响到有限元分析的计算精度、效率和可靠性。（ ） 2.2变形体虚功原理适用于一切结构（一维杆系、二维板、三位块体）、适用于任何力学行为的材料（线性和非线性），是变形体力学的普遍原理。 （ ） 2.3变形体虚功原理要求力系平衡，要求虚位移协调，是在“平衡、协调”前提下功的恒等关系。 （ ） 2.4常应变三角单元中变形矩阵是x 或y 的函数。 （ ） 2.5 对称单元中变形矩阵是x 或y 的函数。 （ ） 三、简答题（26分） 3.1列举有限元法的优点。（8分） 3.2写出有限单元法的分析过程。（8分） 3.3列出3种普通的有限元单元类型。（6分） 3.4简要阐述变形体虚位移原理。（4分） 四、计算题（54分） 4.1对于下图所示的弹簧组合，单元①的弹簧常数为10000N/m ，单元②的弹簧常数为20000N/m ，单元③的弹簧常数为10000N/m ，确定各节点位移、反力以及单元②的单元力。（10分） 4.2对于如图所示的杆组装，弹性模量E 为10GPa ，杆单元长L 均为2m ，横截面面积A 均为2×10-4m 2，弹簧常数为2000kN/m ，所受荷载如图。采用直接刚度法确定节点位移、作用力和单元②的应力。（10分）
2016《结构概念分析及ANSYS 程序实现》考试题（A 卷） 姓名 ; 学号 ; 一、多项选择题（每题3分，共15分） 1. 为分析某冷弯薄壁型钢构件的弹塑性局部失稳问题，可以采用如下哪些单元：（ ） A ） BEAM3 B ）BEAM188 C ）SHELL63 D ）SHELL181 E ）SOLID65 2. 某简支钢梁跨度为6m ，支座为两端固定铰，已知梁截面高度60mm ，梁上承受均布线荷载，材料始终处于弹性状态，采用BEAM3单元模拟；以下表述正确的是：（ ） A ）钢梁的剪切变形相对于弯曲变形可以忽略不计； B ）钢梁的剪切变形相对于弯曲变形不能忽略不计； C ）打开几何大变形的开关，比不打开几何大变形开关时，计算得到的跨中挠度更大； D ）打开几何大变形的开关，比不打开几何大变形开关时，计算得到的跨中挠度更小； 3. 某K6凯威特型单层球面网壳，跨度为30m ，矢高为5m ，杆件采用圆钢管，节点采用焊接球节点；为分析网壳的弹性临界荷载，采用BEAM188建立模型；以下叙述正确的是：（ ） A ）为了考虑单根杆件的弯曲失稳，在建模时需将杆件分为多段； B ）打开BEAM188的翘曲自由度开关对计算结果影响较大； C ）打开BEAM188的高阶形函数开关，比关闭这个开关，计算得到的临界荷载更小； D ）打开BEAM188的高阶形函数开关，比关闭这个开关，计算得到的临界荷载更大； 4. 如图所示的某四边简支矩形薄钢板，两加载边承受面内均匀压力，两非加载边的面内约束情况有2种，一种为面内不能自由移动（即结构I ）；一种为面内可以自由移动 （即结构II ）；以下叙述正确的是：（ ） A ）对于结构I ，第1阶屈曲模态为1个半波失稳； B ）对于结构I ，第1阶屈曲模态为2个半波失稳； C ）对于结构II ，第1阶屈曲模态为1个半波失稳； D ）对于结构II ，第1阶屈曲模态为2个半波失稳； E ）结构I 的屈曲荷载低于结构II 的屈曲荷载，结构I 的极限承载力低于结构II 的极限承载力； 5. 开孔钢板承受均匀拉力，材料为Q235，采用理想弹塑性模型BKIN 模拟本构关系，采用实体单元SOLID186模拟钢板，以下叙述正确的是：（ ） A ）净截面上的平均应力σy 达到235MPa 时，结构达到极限承载力； B ）毛截面上的平均应力σy 达到235MPa 时，结构达到极限承载力； C ）孔边的网格划分越密，孔边应力集中系数越接近于理论值； D ）当结构达到极限承载力时，孔边应力σy 等于235MPa ； E ）当结构达到极限承载力时，孔边应力σy 大于235MPa ； 二、简答题（每题5分，共25分） 1. 如下图所示的结构，各二力杆的轴向刚度EA 为无穷大，二力杆之间采用转动弹簧连接，转动弹簧的刚度为k ，定义3个自由度x1、x2和x3，试写出结构的弹性刚度矩阵和应力刚度矩阵（5分）； 2. 如下图所示的两结构，实线代表结构的初始位形，虚线代表荷载P 施加完成后的位置，在整个荷载施加过程中结构始终维持平衡，试问：荷载施加完成后，荷载P 所做的功是否相同？结构中储存的应变能是否相同？在同一张图中画出两结构的荷载位移曲线。（5分）； 结构A 结构B 3. 如下图所示承受水平拉力和竖向荷载的高强钢索，材料为线弹性；采用如下2种加载路径进行加载：A ）先施加H ，再施加q ；B ）施加0.5H ，再施加q ，再施加0.5H 。试画出：1）水平力H 和水平位移Ux 之间的荷载位移曲线；2）竖向荷载q 和跨中竖向挠度之间的关系曲线（5分）；